教学目标
1.掌握常见工艺流程环节和操作
2.常见物质的分离提纯方法,信息方程的书写
3、态度价值观:培养由个性到共性,由一般到特殊,由现象到本质的科学方法。
教学重点
工艺流程的三大阶段
教学难点
信息方程书写、规范答题
教学方法
创设情境、独立思考、探索、合作与交流
教学内容及教学过程
高考命题的原则
1、以“核心素养”为测试的宗旨
2、以“真实情境”为测试的载体
3、以“实际问题”为测试的任务
4、以“学科知识”为解决问题的工具
高考命题的框架
无机工业流程的特点
以真实的工业生产为背景,综合考查学生各方面的基础知识,及运用已有知识解决生产中实际问题的能力。
呈现形式:流程、表格、图像
基本模式
规律:主线主产品、分支副产品、回头为循环
一、原料预处理
看方法
想目的
研磨
减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率
水浸
与水接触反应或溶解
酸浸
与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸
去油污(水解),除铝片氧化膜,溶解Al、Al2O3、SiO2等
灼烧
除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
煅烧
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土
(1)主原料的变化:陌生物质“看渣”“看液”“看信息”知变化
(2)杂质的变化:玩转“含四种元素”物质预处理时的转化反应
(SiO2、Al2O3或Al、FeO、Fe2O3、CaO或CaCO3)
1、酸浸
一般选用非氧化性酸(H2SO4、HCl)
金属氧化物——金属离子(价态不变)
如:FeO——Fe2+Fe2O3——Fe3+
金属单质——金属离子(参考金属活动顺序)
如:Fe——Fe2+Al——Al3+
硅酸盐(如CaAl2Si4O12)——金属离子、H2SiO3
Si、SiO2——滤渣
使用H2SO4时,CaSO4、PbSO4、BaSO4等微溶或难溶物也会进入滤渣
H2O2的使用:可能为氧化剂(H2O2——H2O)
也可能做还原剂(H2O2——O2)
取决于主原料价态的变化
例1:以锂辉石(含有Li2Al2Si4O12和少量MgO、Fe2O3)为原料制备Li2TiO3的工艺流程如图:
滤渣1为
酸溶所得溶液主要阳离子为
例2.平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末,其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质。二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:
(1)第①步反应的化学方程式是
(2)第②步反应的离子方程式是__
2、碱浸
一般选用氢氧化钠
Al、Al2O3、Al(OH)3——NaAlO2
Si、SiO2——Na2SiO3
其它金属单质及氧化物——滤渣
例3.(全国新课标Ⅰ,27)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
②先作答,后研题。
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_________。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。
③注意前后变化比较,如物质种类、化合价等。
④敢于放弃,不纠缠。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出
放电时电池反应方程式
例4、磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片(磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等)可以再生利用,其工艺流程如图:
(1)“碱浸”中所得滤液的主要成分为
3、焙烧
通空气(或O2)焙烧——高温下氧化
加NaOH或Na2CO3焙烧——将酸性氧化物(如SiO2)和两性物质(如Al2O3等)转化为易溶盐
例5
小结
课堂小结
看信息、想规律、规范答
原料预处理
酸浸——金属元素
碱浸——Al、Al2O3、Al(OH)3、Si、SiO2
Na2CO3——Al2O3、Al(OH)3、SiO2
一、原料预处理
1、酸浸
一般选用非氧化性酸(H2SO4、HCl)
金属氧化物——金属离子(价态不变)
如:FeO——Fe2+Fe2O3——Fe3+
金属单质——金属离子(参考金属活动顺序)
如:Fe——Fe2+Al——Al3+
硅酸盐(如CaAl2Si4O12)——金属离子、H2SiO3
Si、SiO2——滤渣
2、碱浸
一般选用氢氧化钠
Al、Al2O3、Al(OH)3——NaAlO2
Si、SiO2——Na2SiO3
其它金属单质及氧化物——滤渣
3、焙烧
通空气(或O2)焙烧——高温下氧化
加NaOH或Na2CO3焙烧——将酸性氧化物(如SiO2)和两性物质(如Al2O3等)转化为易溶盐
教学反思
工业流程是以真实情景为载体设计的物质的分离提纯,综合考察物质的转化,实验条件的控制,充分体现学科素养,作为环节一的预处理对后面分析条件的控制是非常重要的。“万事开头难”,对常考题型进行对比总结,可以提高学生解决问题的能力。